Anal Chem:中科院合肥研究院黄青研究组揭示表观遗传修饰的细胞中

摘要 : 近日，国际期刊《Analytical Chemistry》在线发表了中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所黄青研究组对组蛋白DNA的表观遗传修饰的研究论文。

近日，国际期刊《Analytical Chemistry》在线发表了中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所黄青研究组对组蛋白DNA的表观遗传修饰的研究论文。细胞核中，缠绕在组蛋白上的双链DNA一般以右手螺旋的B-DNA构象存在，但也会存在其它构象。组蛋白的乙酰化修饰是表观遗传学研究的重要内容。

当组蛋白发生乙酰化时，DNA 与组蛋白八聚体的紧密缠绕被解开。那么，组蛋白的乙酰化是否影响DNA的构象，甚至导致B-DNA构象向其它构象包括Z-DNA构象转化，由于技术手段的限制，一直是一个悬而未决的问题。这一方面是由于 Z-DNA 是一种热力学上极不稳定的高能构象，另一方面，以往在体外研究的 Z-DNA一般均为人工合成的重组质粒，而且必须由高盐溶液或 Z-DNA结合蛋白来稳定。

光谱技术是一种能够反映生物样本信息的强有力检测手段，生物分子的化学反应和构象变化，都会引起振动图谱的精细改变。近期，黄青研究组应用光谱技术研究细胞表观遗传学现象，他们将红外光谱与荧光蛋白标记的方法相结合，建立了红外光谱定量细胞乙酰化水平的方法，相关论文“Assessment of the Effect of Trichostatin A on HeLa Cells through FT-IR Spectroscopy”此前已经发表。

在此基础上，又进一步分析相关细胞的红外光谱，研究了在药物(曲古菌素A)作用下伴随组蛋白乙酰化而发生的DNA构象的变化。通过细胞红外光谱测量和分析，他们发现在组蛋白乙酰化的同时，细胞核DNA确实会发生B-Z转化，原因可能是组蛋白乙酰化减弱了与DNA的相互作用，从而在转录酶的作用下易于形成超负螺旋，而超负螺旋的重要组成部分正是Z-DNA。这项研究工作有利于进一步了解DNA 构象变化在细胞分裂和基因表达中的功能和作用，同时也为表观遗传学研究提供一种有效的观察和分析方法。


合肥研究院揭示表观遗传修饰的细胞中DNA发生B-Z构象转变

原文链接：

Histone Acetylation Induced Transformation of B-DNA to Z-DNA in Cells Probed through FT-IR Spectroscopy

原文摘要：

A nucleosome is made up of DNA and histones, and acetylation of histones perturbs the interaction of DNA and histones and thus affects the chromatin conformation and function. However, whether or how acetylation induces DNA conformation changes is still elusive. In this work, we applied FT-IR spectroscopy to monitor the DNA signals in cells as the histone acetylation was regulated by trichostatin A (TSA), a reversible inhibitor to histone deacetylases (HDACs). Our results unambiguously demonstrate the significant transformation of B-DNA to Z-DNA upon histone acetylation in the TSA treated HeLa cells. This is the first report providing the explicit experimental evidence for such a B-Z transformation of DNA in the epigenetic states of cells.

DOI: 10.1021/acs.analchem.6b00400

作者：黄青

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